高碳铬铁的冶炼工艺与原理模板.doc
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1、高碳铬铁冶炼工艺和原理 一、矿热炉 高碳铬铁生产方法有电炉法、竖炉 (高炉)法、等离子法和熔融还原法。竖炉法现在只生产低铬合金(Cr60)竖炉法生产工艺尚处于研究阶段 ;后两种方法是正在探索中新兴工艺 ;所以,绝大多数商品高碳铬铁和再制铬铁均采取电炉 (矿热炉)法生产。 电炉冶炼含有以下特点: (1)电炉使用电这种最清洁能源。其它能源如煤、焦炭、原油、天然气等全部不可避免地将伴生杂质元素带入冶金过程。只有采取电炉才能生产最清洁合金。 (2)电是唯一能取得任意高温条件能源。 (3)电炉轻易实现还原、精炼、氮化等多种冶金反应要求氧分压、氮分压等热力学条件。 1.1关键技术参数 依据生产品种和年产量
2、,首先确定炉用变压器额定容量,选择变压器类型(三相或三台单相)、工作电压和工作电流。然后确定电炉几何参数,包含电极直径,电极极心圆直径(或电极中心距),炉膛直径,炉膛深度,护壳直径,炉完高度等。全部这些参数,通常采取经验公式计算,并参考中国外生产实践进行选定。部分冶炼高碳铬铁还原电炉关键技术参数列于表1。 表1 部分还原电炉关键技术参数变压器容量/KVA使用电压/V电极直径/mm极心圆直径/mm炉膛直径/mm炉膛深度/mm270093.550011502800170080001388702250650027009000148.59002300-2500450021001250015810002
3、300-25004900210012500120-168? 19级102026005060002300250002201300330077002500 1.2组成结构 埋弧式还原电炉由炉体、供电系统、电极系统、烟罩(或炉盖)、加料系统、检测和控制系统、水冷却系统等组成。 二、工艺步骤 2.1原料选择 冶炼高碳烙铁原料有铬矿、焦炭和硅石。其中焦炭和硅石作为还原剂。 (1)铬矿 世界铬铁矿矿床关键分布在东非大裂谷矿带、欧亚界山乌拉尔矿带、阿尔卑斯喜马拉雅矿带和环太平洋矿带。近南北向褶皱带中铬铁矿资源量,占世界总量90以上。其中南非、哈萨克斯坦和津巴布韦占世界已探明铬铁矿总储量85以上,占储量基础9
4、0以上,仅南非就占去了约3/4储量基础。 选矿标准:因为铬是用途最多金属,而且在“战略金属”中列第一位。当今世界拥有铬矿资源国家或资源缺乏国家,全部在加紧铬矿石选矿研究,其选别方法有: 1)重选:如跳汰、摇床、螺旋溜槽、重介质旋流器等。 2)磁电选:包含高强场磁选、高压电选。 3)浮选和絮凝浮选。 4)联合选:如重选电选。 5)化学选矿:处理极细粒难选贫铬矿。 在上述铬矿选矿方法中,生产上关键采取重选方法,常采取摇床和跳汰选别。有时重选精矿用弱滋选或强磁选再选,深入提升铬精矿石品位和铬铁比。 铬矿搭配标准:在高碳铬铁实际生产中往往需要选择适宜矿种搭配和搭配百分比。铬矿搭配标准关键有: 1)适宜
5、铬铁比( Cr2o3/FeO)。通常来说,冶炼含铬量大于50合金要求入炉综合矿 Cr2o3/FeO比值大于2.0;而冶炼含铬量大于60合金要求此比值大于2.6。 2)适宜MgO/Al2o3 比值。它不仅影响熔渣导电性能和还原性能,而且影响合金含碳盘。在实际生产中,使用MgO/Al2o3 ,比值偏低铬矿需配足量焦炭,以增加焦炭层厚度,首先是为了确保炉底不易损坏,其次也是为了增加未还原矿核在焦炭层滞留时间。降低渣中跑铬。 3)适宜块度搭配。单独使用粉矿时,易造成粉矿烧结,使料面透气性变差,严重破坏了冶炼气氛;使用块度大铬矿易增加精炼层厚度,造成合金含碳量偏低。 4)适宜熔化性能。单纯使用易熔铬矿会
6、造成成渣过早,使熔化速度快于还原速度,易造成渣中跑铬高现象;单纯使用难熔铬矿会增厚精炼层,出现大量未还原矿核和合金含碳量偏低等现象,给正常冶炼带来了很大困难。合理搭配铬矿使熔渣有合理熔点,对改善经济指标很关键。 (2)还原剂 在合金生产中,使用最为普遍是最廉价一个还原剂-冶金焦“碎块”(高炉用焦经筛选后筛下焦)。因为炼焦用煤质量及焦化厂生产焦炭条件不一样,碎焦块质量也各异不过它们有一个共同缺点,就是电阻不高,反应性能欠佳,灰分和硫、磷含量较高,同时水分含量也较高,而且还不稳定。 焦炭中含有硫关键是有机琉及大量硫化物,还有少许硫酸盐和极少许以碳中固溶体状态存在元素硫。焦炭磷含量也各不相同。焦块含
7、有海绵状组织,并有大量裂纹,其气孔率波动于35-55范围内,焦炭视密度为0.8-1t/m3。 焦炭性质依其块度不一样而改变,如表2所表示。 表2 焦炭性质随块度改变情况块度/mm25-5013-256-136含量/挥发分2.02.54.06.0灰分6.06.58.010.0固定碳92.091.088.084.0 块度为25-40mm焦块电阻比焦粒(10-25mm)低10-15。生产铁合金用焦炭在破碎时产生粉末量应尽可能少,这一点是很关键,而且灰分成份应尽可能有利于所炼铁合金品种。 2.2原料处理 2.2.1 原料质量要求: A 原料品位和纯洁度:冶炼要求原料尽可能高品位。纯洁度高原料能够取得高
8、产、优质、低消耗效果 B 原料中有害杂质:原料中杂质以硫磷最为有害,因为它们进入铬铁合金后,最终将影响钢和钢材质量。 C 原料粒度:原料粒度是否适宜对冶炼进程是有很大影响。原料粒度过大会造成不易熔化,还原因难,导电性增加,使渣量增大,炉况恶化,冶炼各项技术经济指标变坏。但如原料粒度过小,粉末多,则会使炉料透气性不好,电极周围压力大,造成刺火。而且粉末料易熔化,会使上层炉科烧结而悬料,造成塌料,其结果是电极不稳,刺火塌料频繁,未还原料直接进入坩埚,一样会使技术经济指标变坏。所以对矿热炉原料粒度应有严格要求。 铬矿中Cr2o3 40, Cr2o3/FeO2.5,s0.05,P0.07,MgO和 A
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